光催化技术与应用教程文件.ppt

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1、光催化技术与应用光催化技术与应用2光催化技术与应用l半导体光催化剂半导体光催化剂有有ZnSZnS、TiOTiO2 2、ZnOZnO、SnOSnO2 2和和FeFe3 3O O4 4等，但等，但ZnSZnS、ZnOZnO、SnOSnO2 2、CdS CdS 和和FeFe3 3O O4 4等的等的光腐蚀光腐蚀现象时常发生，现象时常发生，严重降低了催化活性。严重降低了催化活性。lTiOTiO2 2材料制成的催化剂无毒、廉价、高效、性能稳定，所材料制成的催化剂无毒、廉价、高效、性能稳定，所以以纳米光催化技术纳米光催化技术成为解决环境污染问题的一种有效途径。成为解决环境污染问题的一种有效途径。3光催化技

2、术与应用光腐蚀：半导体阳极的溶解或阴极的表面还原。光腐蚀：半导体阳极的溶解或阴极的表面还原。半导体阳极溶解的速度决定步骤是以半导体阳极溶解的速度决定步骤是以空穴空穴为反应剂，而阴极还原为反应剂，而阴极还原的决速步骤则是以的决速步骤则是以电子电子为反应剂。为反应剂。窄窄禁带禁带半导体材料电极易于被光腐蚀。半导体材料电极易于被光腐蚀。4光催化技术与应用u纳米纳米TiOTiO2 2是一种附加值很高的是一种附加值很高的精细无机功能材料精细无机功能材料，尺寸约，尺寸约在在1nm1nm100nm100nm之间。之间。u由于颗粒尺寸的微细化，使得纳米由于颗粒尺寸的微细化，使得纳米TiOTiO2 2具有具有块

3、状材料块状材料所不所不具备的独特性质。具备的独特性质。u纳米二氧化钛的光催化活性、降解有机物的深度以及光量纳米二氧化钛的光催化活性、降解有机物的深度以及光量子产率均较常规氧化钛有大幅度的提高。子产率均较常规氧化钛有大幅度的提高。u纳米氧化钛光催化材料纳米氧化钛光催化材料正成为纳米科技较早直接造福人类正成为纳米科技较早直接造福人类的有力工具。的有力工具。5光催化技术与应用u纳米纳米TiOTiO2 2光催化剂简介光催化剂简介u纳米纳米TiOTiO2 2光催化剂的制备光催化剂的制备u纳米纳米TiOTiO2 2光催化剂的表征光催化剂的表征u纳米纳米TiOTiO2 2光催化剂的应用光催化剂的应用u总结总

4、结6纳米TiO2光催化剂简介什么是什么是多相多相光催化反应？光催化反应？多多相相光光催催化化是是指指在在有有光光参参与与的的情情况况下下，发发生生在在催催化化剂剂及及表表面面吸吸附附物物（如如H H2 2O O，O O2 2分分子子和和被被分分解解物物等等）多多相相之之间间的的一一种种光光化化学反应。学反应。纳纳米米TiOTiO2 2是是具具有有较较大大的的比比表表面面积积和和合合适适的的禁禁带带宽宽度度的的半半导导体体材材料料，具具有有光光催催化化氧氧化化降降解解一一些些化化合合物物的的能能力力，具具有有优优异异的的光光催化催化活性，活性，价格价格便宜，无毒无害等优点因此被广泛的应用。便宜，

5、无毒无害等优点因此被广泛的应用。72022/11/187半导体是指电导率在半导体是指电导率在金属金属电导率电导率（约（约10104 4-10-106 6-1-1cmcm-1-1)和和电介质电介质电导率（电导率（1-101-10-1-1cmcm-1-1)之间的物质，一般的它的禁带宽度之间的物质，一般的它的禁带宽度EgEg小于小于3eV3eV。半导体的能带结构半导体的能带结构 导带导带价带价带 禁带禁带E Eg g 3eV3eV掺杂半导掺杂半导体体 N N型半导体型半导体 （正电荷中心起提供电（正电荷中心起提供电子的作用，子的作用，依靠自由电子进行导电依靠自由电子进行导电）P P型半导体型半导体（

6、负电荷中心起接受电（负电荷中心起接受电 子的作用，子的作用，依靠空穴进行导电依靠空穴进行导电）半导体半导体本征半导体本征半导体（纯的半导体，不含有任何杂质，禁（纯的半导体，不含有任何杂质，禁带中不存在半导体电子的状态带中不存在半导体电子的状态,即缺陷能级即缺陷能级)纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介89102022/11/1810l实实际际半半导导体体中中，由由于于半半导导体体材材料料中中不不可可避避免免地地存存在在杂杂质质和和各各类类缺缺陷陷，使使电电子子和和空空穴穴束束缚缚在在其其周周围围，成成为为捕捕获获电电子子和和空空穴穴的的陷陷阱，产生局域化的电子态，阱，产生局域化的电

7、子态，在禁带中引入相应电子态的能级在禁带中引入相应电子态的能级。lN N型半导体的型半导体的缺陷能级缺陷能级E Ed d靠近导带，靠近导带，P P型半导体的型半导体的E Ea a靠近价带。靠近价带。E Ec cE Ed dE Ev v价带价带E Ec cE Ea aE Ev v导带导带价带价带 导带导带 P P型半导体的能级型半导体的能级N N型半导体的能级型半导体的能级纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介112022/11/1811为什么要用纳米半导体光催化剂为什么要用纳米半导体光催化剂大的半导体粒子和微粒（分子簇）的空间电子状态大的半导体粒子和微粒（分子簇）的空间电子状态 粒子

8、半导体粒子半导体/团簇团簇非定域分子轨道非定域分子轨道非定域分子轨道非定域分子轨道直径直径 导带导带距距离离浅陷阱浅陷阱深陷阱深陷阱/表面态表面态深陷阱深陷阱深陷阱深陷阱表面态表面态价带价带E E0 0（表面界面效应表面界面效应）纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介122022/11/1812半导体半导体能带宽度能带宽度与与粒子大小粒子大小N N()的关系示意图的关系示意图纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介132022/11/1813 各种常用半导体的各种常用半导体的能带宽度和能带边缘电位能带宽度和能带边缘电位示示意图（意图（pH=0pH=0）纳米TiO2光催化剂简介

9、纳米TiO2光催化剂简介142022/11/1814常见的光催化材料常见的光催化材料 photocatalyst Ebg（eV）photocatalyst Ebg（eV）Si 1.1ZnO 3.2TiO2（Rutile)3.0TiO2(Anatase)3.2WO3 2.7CdS 2.4ZnS 3.7SnO2 3.8SiC 3.0CdSe 1.7Fe2O3 2.2-Fe2O3 3.1ZnOZnO在水中不稳定，会在在水中不稳定，会在粒子表面生成粒子表面生成Zn(OH)Zn(OH)2 2铁的氧化物会发生阴极铁的氧化物会发生阴极光腐蚀光腐蚀金属硫化物在水溶液中不稳定，金属硫化物在水溶液中不稳定，会发生

10、阳极光腐蚀，且有毒！会发生阳极光腐蚀，且有毒！纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介152022/11/1815TiOTiO2 2光催化剂的优点光催化剂的优点纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介162022/11/1816TiOTiO2 2的结构与性质的结构与性质TiTiTiTiO O O OTiOTiOTiOTiO6 6 6 6金红石型金红石型锐钛矿型锐钛矿型TiOTiO2 2晶型结晶型结构示意图构示意图纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介172022/11/1817 Crystal structuresRelative density Type of la

11、tticeLattice constantLengths of Ti-O bond/nmEg/eVacanatase3.84Tetragonal system 5.279.370.1953.2rutile4.22Tetragonal system 9.055.80.1993brookite4.13Rhombic systemTiOTiO2 2晶体的基本物性晶体的基本物性纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介182022/11/1818锐钛矿相和金红石相锐钛矿相和金红石相TiOTiO2 2的能带结构的能带结构CB/e-VB/h+CB/e-3.2eV3.0eVVB/h+0.2eVl两两者

12、者的的价价带带位位置置相相同同，光光生生空空穴穴具具用用相相同同的的氧氧化化能能力力;但但锐锐钛钛矿矿相相导导带带的的电电位位更更负负，光生电子还原能力更强光生电子还原能力更强l混混晶晶效效应应：锐锐钛钛矿矿相相与与金金红红石石相相混混晶晶氧氧化化钛钛中中，锐锐钛钛矿矿表表面面形形成成金金红红石石薄薄层层，这这种种包包覆覆型型复复合合结结构构能能有有效效地地提提高电子高电子-空穴的分离效率。空穴的分离效率。纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介192022/11/1819 TiOTiO2 2光催化材料的特性光催化材料的特性纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介研究方向：研究

13、方向：TiOTiO2 2改性，提高太阳能的转化率及光催化效率改性，提高太阳能的转化率及光催化效率 TiOTiO2 2是当前最具有应用潜力的光催化剂是当前最具有应用潜力的光催化剂202022/11/1820TiO2光催化剂的催化机理半导体的能带结构半导体的能带结构 半半导导体体存存在在一一系系列列的的满满带带，最最上上面面的的满满带带成成为为价价带带（valence valence bandband，VBVB）；存存在在一一系系列列的的空空带带，最最下下面面的的空空带带称称为为导导带带（conduction conduction bandband，CBCB）；价价带带和和导导带带之之间间为禁带。

14、为禁带。当当用用能能量量等等于于或或大大于于禁禁带带宽宽度度（E Eg g）的的光光照照射射时时，半半导导体体价价带带上上的的电电子子可可被被激激发发跃跃迁迁到到导导带带，同同时时在在价价带带上上产产生生相相应应的的空空穴穴，这这样样就就在在半半导导体体内内部部生生成成电电子子（e e-）空空穴（穴（h h+）对。）对。纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介21半导体价带的光激发半导体价带的光激发固体中的光激发和脱激过程固体中的光激发和脱激过程空气和溶液空气和溶液中通常是氧中通常是氧纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介222022/11/1822光生电子光生电子空穴对的氧

15、化还原机理空穴对的氧化还原机理纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介232022/11/1823TiOTiO2 2光催化主要反应步骤光催化主要反应步骤捕获导带电子生成捕获导带电子生成TiTi3+3+hvhvH H+VBVBE E-CBCB复复合合 价带空穴诱发氧化反应价带空穴诱发氧化反应捕获价带空穴生成捕获价带空穴生成TitanolTitanol基团基团导带电子诱发还原反应导带电子诱发还原反应TiOTiO2 2纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介242022/11/1824光催化反应类型光催化反应类型u反应物被光激发反应物被光激发后，在催化剂作用下引起的催化反应：后，在催

16、化剂作用下引起的催化反应：u由由激发的催化剂激发的催化剂K*K*所引起的催化反应所引起的催化反应u催化剂和反应物有很强的相互作用，如生成催化剂和反应物有很强的相互作用，如生成配合物配合物，后者，后者再经激发进行的催化反应再经激发进行的催化反应u在经在经多次激发后的催化剂多次激发后的催化剂作用下引发的催化反应作用下引发的催化反应u光催化氧化光催化氧化-还原反应还原反应纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介252022/11/1825 TiOTiO2 2光催化活性的影响因素光催化活性的影响因素lTiOTiO2 2晶体结构晶体结构的影响的影响 在在 TiOTiO2 2的三种晶型的三种晶型锐

17、钛矿锐钛矿、金红石和板钛矿中，锐、金红石和板钛矿中，锐钛矿表现出较高的活性，原因如下：钛矿表现出较高的活性，原因如下：纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介262022/11/1826lTiOTiO2 2表面结构表面结构的影响的影响 光光催催化化过过程程主主要要在在催催化化剂剂表表面面发发生生，对对于于单单纯纯的的TiOTiO2 2光催化剂，影响其光催化活性的表面性质如下：光催化剂，影响其光催化活性的表面性质如下：纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介272022/11/1827l催化剂颗粒直径催化剂颗粒直径的影响的影响 催催化化剂剂粒粒子子的的粒粒径径越越小小，单单位位质

18、质量量的的粒粒子子数数越越多多，比比表表面面积积越越大大，催催化化活活性性越越高高；但但比比表表面面积积的的增增大大，意意味味着着复复合合中中心心的的增增多多，如如果果当当复复合合反反应应起起主主导导作作用用的的时时候候，粒粒径径的的减减小小会会导导致致活活性性的的降降低低，当当粒粒径径在在110nm级级时时会会产产生生量子效应量子效应。半导体禁带明显变宽，电子空穴半导体禁带明显变宽，电子空穴对的氧化还原能力增强。对的氧化还原能力增强。半导体电荷迁移速率增加，电子与半导体电荷迁移速率增加，电子与空穴的复合几率降低。空穴的复合几率降低。活性活性增大增大纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂

19、简介282022/11/1828l溶液溶液pHpH值值的影响的影响 TiOTiO2 2在水中的零电点（电荷为零的点）为在水中的零电点（电荷为零的点）为pH=6.25pH=6.25当溶液当溶液pHpH值较低值较低时，时，TiOTiO2 2表面质子化，带正电荷，表面质子化，带正电荷，有利于有利于光生电子向表面迁移光生电子向表面迁移当溶液当溶液pHpH值较高值较高时，由于时，由于OHOH-的存在，的存在，TiOTiO2 2表面带表面带负电荷，有利于负电荷，有利于光生空穴向表面迁移光生空穴向表面迁移纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介292022/11/1829l其他影响因素其他影响因素外

20、外加加氧氧化化剂剂、光光源源、光光强强、反反应应液液中中的的盐盐等等外外界界条条件都可以对件都可以对TiOTiO2 2的光催化活性产生一定的影响。的光催化活性产生一定的影响。纳米TiO2光催化剂简介l温度温度的影响的影响1.1.当当氧氧的的分分压压较较高高（如如P PO2O2=101325Pa=101325Pa），底底物物S S的的浓浓度度较较低低时时，温温度度对对催催化化剂剂表表面面氧氧的的吸吸附附数数量量影影响响不不大大，温度效应取决于温度效应取决于温度对有机物氧化速率温度对有机物氧化速率的影响。的影响。2.2.当当氧氧的的分分压压较较低低（如如P PO2O2 5066.25Pa5066.

21、25Pa），底底物物S S的的浓浓度度较较高高（大大于于1010-3-3mol/dmmol/dm-3-3)时时，温温度度效效应应取取决决于于温温度对有机底物和氧吸附性能度对有机底物和氧吸附性能的影响。的影响。纳米TiO2光催化剂简介302022/11/1830 提高提高TiOTiO2 2光催化活性的途径光催化活性的途径 目前的目前的TiOTiO2 2光催化剂存在两个问题：光催化剂存在两个问题：量子效率低量子效率低 太阳能利用率低太阳能利用率低解决方法：解决方法：贵金属沉积复合半导体离子掺杂修饰表面光敏化 表面还原处理表面鳌合及衍生作用超强酸化纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介31

22、2022/11/1831l贵金属沉积贵金属沉积沉积沉积AgAg后的后的TiOTiO2 2光催化性能光催化性能纳米TiO2光催化剂简介光光生生电电子子在在AgAg岛岛上上富富集集，光光生生空空穴穴向向TiOTiO2 2晶晶粒粒表表面面迁迁移移，形形成成的的微微电电池池促促进进了了光光生生电电子子和和空空穴穴的的分分离离，提高了光催化效率。提高了光催化效率。纳米TiO2光催化剂简介322022/11/1832l复合半导体复合半导体 偶合型偶合型复合半导体电荷分离示意图复合半导体电荷分离示意图 SnOSnO2 2TiOTiO2 2电子转移过程示意图电子转移过程示意图纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO

23、2光催化剂简介332022/11/1833包覆型包覆型复合半导体电荷分离示意图复合半导体电荷分离示意图hvSnO2hvCBVBVBTiO2AA+SnOSnO2 2TiOTiO2 2电子转移示意图电子转移示意图纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介342022/11/1834l离子掺杂修饰 掺杂离子提高掺杂离子提高TiO2光催化效率的机制可以概括为以下光催化效率的机制可以概括为以下几个方面：几个方面：纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介352022/11/1835 氮掺杂的二氧化钛带隙结构 纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介362022/11/1836l表面光

24、敏化表面光敏化 S*ShvCBVB一AVBCBCBVBAS+A-S+一 光敏化的作用机理光敏化的作用机理敏化剂激发后电子转移敏化剂激发后电子转移电子转移给受体电子转移给受体催化剂再生催化剂再生纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介372022/11/1837l表面还原处理表面还原处理一方面，随着一方面，随着TiOTiO2 2表面表面TiTi3+3+位的增多，位的增多，TiOTiO2 2的费米能的费米能级升高，界面势垒增大，减少了电子在表面的积累级升高，界面势垒增大，减少了电子在表面的积累及与空穴的进一步复合及与空穴的进一步复合另一方面，在另一方面，在TiOTiO2 2表面，表面，Ti

25、Ti3+3+通过吸附分子氧，也形通过吸附分子氧，也形成了捕获光生电子的部位成了捕获光生电子的部位 对对于于TiOTiO2 2光光催催化化反反应应，电电子子向向分分子子氧氧的的转转移移是是光光催催化化氧氧化化反反应应的的速速度度限限制制步步骤骤，故故表表面面TiTi3+3+数数量量越越多多，越有利于电子向分子氧的转移。越有利于电子向分子氧的转移。纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介382022/11/1838l表面螯合及衍生作用表面螯合及衍生作用 表表面面衍衍生生作作用用及及金金属属氧氧化化物物在在TiOTiO2 2表表面面的的螯螯合合可可进进一一步步改改善善界界面面电电子子传传递递

26、效效果果，进进而而影影响响TiOTiO2 2光光催催化化活活性性。1.1.可可有有效效延延长长光光生生电电子子-空空穴穴的的复复合合时间时间。2.2.能造成光催化剂能造成光催化剂TiOTiO2 2的导带向更负方向移动。的导带向更负方向移动。l超强酸化超强酸化 增强催化剂表面酸性增强催化剂表面酸性是提高光催化效率的一条新途径。是提高光催化效率的一条新途径。一一方方面面，通通过过二二氧氧化化钛钛的的SOSO4 42-2-表表面面修修饰饰（超超强强酸酸化化），使使催催化化剂剂结结构构明明显显改改善善，有有效效地地抑抑制制了了晶晶相相转转变变，使使得得具具有有高高光光催催化化本本证证活活性性的的锐锐钛

27、钛矿矿含量增加、晶粒度变小、比表面积增大、表面氧缺陷位增加。含量增加、晶粒度变小、比表面积增大、表面氧缺陷位增加。另另一一方方面面，SOSO4 42-2-/TiO/TiO2 2超超强强酸酸催催化化剂剂表表面面由由于于受受到到SOSO4 42-2-诱诱导导的的相相邻邻L L酸酸中中心心和和B B酸酸中中心心组组成成了了集集团团协协同同作作用用的的超超强强酸酸中中心心，增增大大了了表表面面酸酸量量及及氧氧的的吸附量吸附量。纳米TiO2光催化剂简介纳米TiO2光催化剂简介392022/11/1839纳米TiO2的制备二二氧氧化化钛钛合合成成物理法物理法化学法化学法机械粉机械粉碎法碎法 液相法液相法

28、气相法气相法液相沉淀法液相沉淀法溶胶溶胶-凝胶凝胶法法醇盐水解法醇盐水解法微乳液法微乳液法水热法水热法TiClTiCl4 4氢氧焰水解法氢氧焰水解法TiClTiCl4 4气相氧化法气相氧化法钛醇盐气相氧化法钛醇盐气相氧化法钛醇盐气相水解法钛醇盐气相水解法钛醇盐气相热解法钛醇盐气相热解法纳米TiO2的制备402022/11/1840 制备方法优点不足 液相沉淀法粒径小，原料便宜易得工艺流程长、废液多、产物损失较大，纯度低溶胶-凝胶法粒径小，分布窄，晶型为锐钛矿型，纯度高，热稳定性好有机溶剂来控制水解速度，致使成本较高醇盐水解法常温进行，设备简单，能耗少，纯度高大量有机溶剂来控制水解速度，致使成本

29、较高微乳液法可有效控制TiO2颗粒的尺寸 易团聚水热法晶粒完整，粒径小，分布均匀，原料要求不高，成本相对较低反应条件为高温、高压，材质要求高液相法液相法纳米TiO2的制备412022/11/1841小结：小结：通通过过对对各各种种方方法法制制备备出出的的纳纳米米TiOTiO2 2对对比比，发发现现采采用用溶溶胶胶凝凝胶胶法法制制备备的的纳纳米米TiOTiO2 2具具有有粒粒径径小小，分分布布窄窄，晶晶型型为为锐锐钛钛矿矿型型，纯纯度度高高，热热稳稳定定性性好好，产产率率较较高高等等优优点点，是是一一种种非非常常具具有有发发展展潜潜力力的的合合成成方方法法，是是有可能应用于工业生产的合成纳米材料

30、的方法。有可能应用于工业生产的合成纳米材料的方法。纳米TiO2的制备422022/11/1842XRD溶胶溶胶-凝胶法凝胶法纳米TiO2光催化剂的表征432022/11/1843晶粒直径计算晶粒直径计算Scherrers FormulaScherrers FormulaK=0.89K=0.89=0.154178nm=0.154178nmB=0.564*B=0.564*/180=0.00984/180=0.00984 t=0.89*t=0.89*/(B Cos /(B Cos B B)=0.89*0.154178nm/0.00984*Cos(25.337/2)=0.89*0.154178nm/0

31、.00984*Cos(25.337/2)=13.9nm=13.9nmK K：谢乐常数：谢乐常数B B：衍射峰值半高宽的宽化程度：衍射峰值半高宽的宽化程度纳米TiO2光催化剂的表征442022/11/1844FE-SEM images of Fe/Ce co-doped TiO2 Energy spectrum for Fe/Ce co-doped TiO2 纳米TiO2光催化剂的表征452022/11/1845 Adsorption/desorption curves and pore diameter/pore volume curves for TiO2 and Fe/Ce co-dope

32、d TiO2 纳米TiO2光催化剂的表征462022/11/1846降解苯酚降解苯酚催化性能的测试472022/11/1847降解甲醛（分子筛负载）降解甲醛（分子筛负载）催化性能的测试482022/11/1848纳米TiO2的应用492022/11/1849纳米TiO2的应用502022/11/1850环保方面的应用环保方面的应用A A .无机污染物的光催化氧化还原无机污染物的光催化氧化还原光催化能够解决光催化能够解决CrCr6+6+、HgHg2+2+、PdPd2+2+等重金属离子的污染等重金属离子的污染光光催催化化还还可可分分解解转转化化其其它它无无机机污污染染物物，如如CNCN-、NONO

33、2 2-、H H2 2S S、SOSO2 2、NOxNOx等等B.B.有机化合物的光催化降解有机化合物的光催化降解有机物催化剂 光源 光解产物烃TiO2紫外CO2，H2O卤代烃TiO2紫外HCl，CO2，H2O羧酸TiO2紫外，氙灯CO，H2，烷烃，醇，酮酸表面活性剂TiO2日光灯CO2，SO32-染料TiO2紫外CO2，H2O，无机离子，中间物含氮有机物TiO2紫外CO32-，NO3-，NH4+，PO43-，F-等有机磷杀虫剂TiO2紫外，太阳光Cr，PO43-，CO2纳米TiO2的应用512022/11/1851卫生保健方面的应用卫生保健方面的应用灭杀细菌和病毒灭杀细菌和病毒 可可用用于于

34、生生活活用用水水的的杀杀菌菌消消毒毒；负负载载TiOTiO2 2光光催催化化剂剂的的玻玻璃璃，陶瓷等是医院、宾馆、家庭等各种卫生设施抗菌除臭的理想材料。陶瓷等是医院、宾馆、家庭等各种卫生设施抗菌除臭的理想材料。TiOTiO2 2光催化剂杀菌的特点光催化剂杀菌的特点纳米TiO2的应用522022/11/1852使某些癌细胞失活使某些癌细胞失活 TiOTiO2 2表面修饰血卟啉（表面修饰血卟啉（HpHp，hematioporphyrinhematioporphyrin），通），通过有选择地局部或局域注射微粒到瘤内，随后用光导纤过有选择地局部或局域注射微粒到瘤内，随后用光导纤维传导紫外光集中照射瘤组

35、织体，光激发维传导紫外光集中照射瘤组织体，光激发TiOTiO2 2颗粒表面颗粒表面生成强活性的反应氧类（生成强活性的反应氧类（OHOH和和H H2 2O O2 2）直接渗透进入瘤组织）直接渗透进入瘤组织体，而杀死瘤组织体内的恶性细胞体，而杀死瘤组织体内的恶性细胞Fujishaima Fujishaima 等设计的癌细胞光催化杀灭治疗装置等设计的癌细胞光催化杀灭治疗装置TiO2粉体粉体癌细胞 光纤光纤人眼人眼紫外光紫外光纳米TiO2的应用532022/11/1853光照前光照前 光照后光照后在小鼠的癌变部位注入纳米在小鼠的癌变部位注入纳米TiOTiO2 2纳米TiO2的应用542022/11/1

36、854防结雾和自清洁涂层方面的应用防结雾和自清洁涂层方面的应用l 在在紫紫外外光光照照射射下下，水水在在氧氧化化钛钛薄薄膜膜上上完完全全浸浸润润。因因此此，在在浴浴室室镜镜面面、汽汽车车玻玻璃璃及及后后视视镜镜等等表表面面涂涂覆覆一一层层氧氧化化钛钛可可以以起到防结雾的作用起到防结雾的作用 防雾作用防雾作用纳米TiO2的应用552022/11/1855l在窗玻璃、建筑物的外墙砖、高速公路的护栏、路灯等表面涂覆一层氧化钛薄膜，利用氧化钛在太阳光照射下产生的的强氧化能力和超亲水性，可以实现表面自清洁。TiOTiO2 2薄膜薄膜有机污垢有机污垢无机污垢无机污垢COCO2 2 H H2 2O O纳米T

37、iO2的应用562022/11/1856光催化合成反应光催化合成反应(1)(1)还原氢转移反应还原氢转移反应(2)(2)还原羧酸化反应还原羧酸化反应(3)(3)氧化反应氧化反应(4)(4)复合氧化还原反应复合氧化还原反应纳米TiO2的应用572022/11/1857防晒油、化妆品的应用防晒油、化妆品的应用 太太阳阳光光包包含含光光的的各各种种波波长长，有有可可见见光光、红红外外光光、和和紫紫外外光光。对对人人体体伤伤害害的的是是紫紫外外光光,300-400nm300-400nm之之间间。所所以以在在防防晒晒油油、化化妆妆品品中中加加入入纳纳米米TiOTiO2 2，具具有有优优良良的的紫紫外外线

38、线屏屏蔽蔽性性能能，而而且且质质地地细细腻腻，无无毒毒无无臭臭，添添加加在在化化妆妆品品中中，可可使使化化妆妆品品的的性性能能得得到到提提高高，达达到到保保护护皮皮肤肤的的目目的的。颗颗粒粒不不能能太太大大或或太太小小，一一般般40 40 nm,nm,太太大大起起不到吸收作用，太小会堵塞毛孔不到吸收作用，太小会堵塞毛孔,影响健康。影响健康。纳米TiO2的应用582022/11/1858纳米纳米TiOTiO2 2作为隐形材料的应用作为隐形材料的应用 由由于于纳纳米米微微粒粒尺尺寸寸远远小小于于红红外外及及雷雷达达波波波波长长，因因此此纳纳米米微微粒粒材材料料对对这这种种波波的的透透过过率率比比常

39、常规规材材料料要要强强得得多多，这这就就大大大大减减少少波波的的反反射射率率，使使得得红红外外探探测测器器和和雷雷达达接接收收到到的的反反射射信信号号变变得得很很微微弱弱，从而达到隐身的作用；从而达到隐身的作用；另另一一方方面面，纳纳米米微微粒粒材材料料的的比比表表面面积积比比常常规规粗粗粉粉大大3-43-4个个数数量量级级，对对红红外外光光和和电电磁磁波波的的吸吸收收率率也也比比常常规规材材料料大大得得多多，这这就就使使得得红红外外探探测测器器及及雷雷达达得得到到的的反反射射信信号号强强度度大大大大降降低低，因因此此很很难发现被探测目标，起到了隐身作用。难发现被探测目标，起到了隐身作用。美国

40、美国F117F117隐形轰炸机隐形轰炸机美国美国B2B2隐形轰炸机隐形轰炸机纳米TiO2的应用592022/11/1859纳米纳米TiOTiO2 2在塑料中的应用在塑料中的应用 纳纳米米TiOTiO2 2对对塑塑料料不不仅仅起起补补强强作作用用，而而且且具具有有许许多多新新的的特特性性。利利用用它它透透光光、粒粒度度小小，可可使使塑塑料料变变得得更更致致密密，可可使使塑塑料料薄薄膜膜的的透透明明度度、强强度度和和韧韧性性、防防水水性性能能大大大大提提高高。在在有有机机玻玻璃璃生生产产时时加加入入表表机机经经修修饰饰的的纳纳米米TiOTiO2 2可可使使有有机机玻玻璃璃抗抗紫紫外外线线辐辐射射而

41、而达达到到抗抗老老化化的的目目的的；在在有有机机玻玻璃璃中中添添加加纳纳米米TiOTiO2 2既既不不影影响响透透明度又提高了高温冲击韧性。明度又提高了高温冲击韧性。纳米TiO2的应用602022/11/1860今后研究的主要方向1.1.半导体光催化材料的筛选、制备，半导体光催半导体光催化材料的筛选、制备，半导体光催化活性产生的机制及所产生的活性物中化活性产生的机制及所产生的活性物中2.TiO2.TiO2 2光催化剂的固定化和尺寸量子化光催化剂的固定化和尺寸量子化3.3.半导体光催化矿化各种有机物的机理半导体光催化矿化各种有机物的机理4.4.各种形式的半导体光催化反应器各种形式的半导体光催化反应器5.5.水中和气相中各种污染物光催化降解动力学水中和气相中各种污染物光催化降解动力学